一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法，首先对目标血管和仿真血管发送超声波，进而确定血管狭窄远端和近端的最优测压入射声压，再根据目标血管和仿真血管的狭窄远端和近端的次谐波幅值与入射声压的关系曲线确定仿真血管狭窄远端和近端的幅值补偿因子，利用幅值补偿因子对仿真血管的血压和微泡次谐波幅值换算公式进行校正后，建立目标血管狭窄近端血压及远端血压和微泡次谐波幅值的换算关系式，获取最优测压入射声压下目标血管狭窄在远端和近端的微泡次谐波幅值，并结合换算公式即可目标血管的血管血流储备值，该测量方法为无创测量，无需有创穿刺即可获得狭窄段近端及远端血压值，极大降低了监测时的二次伤害风险。测时的二次伤害风险。测时的二次伤害风险。

【技术实现步骤摘要】
一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法


[0001]本专利技术涉及医学诊断
，具体涉及一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法。

技术介绍

[0002]颅内动脉粥样硬化狭窄(ICAS)是卒中患者最常见的血管病变，目前临床上对于是否对狭窄病变进行植入支架等积极干预的评判标准，是于腔管解剖意义上狭窄的严重程度。一般狭窄率低于70％的患者被认为是中度狭窄和低风险。然而，最近的研究发现超过40％的卒中复发发生在50
‑
69％狭窄的患者身上。这是因为除解剖意义上的狭窄之外，侧支循环状况、斑块形态和下游血管流阻等也会高度影响血流的灌注情况，因此了解血管血流动力学意义上的“狭窄”至关重要，在心血管领域采用血流储备分数表征血流动力学意义上的“狭窄”，FFR数值上等于最大充血量情况下，狭窄动脉远端与近端血压比值，它可以表征发生狭窄病变之后血管的血流储备能力。
[0003]临床上一般使用药物诱发心血管最大充血量，然而由于颅内情况更加复杂，诱发最大充血量的药物剂量以及是否会引起更加严重的脑出血尚不明确。研究者们提出了专用于颅内血管的生理参量，即血管血流储备(FF)，数值上它的算法与FFR相同，但不诱发血管最大充血量。目前已经有很多临床研究表明，FF在颅内血管血流动力学意义上的狭窄判定同样有效。
[0004]目前的FF测量方法有磁共振强度比值法、以CT为基础的流体动力学模型构建法以及压力导丝测压。前两者无创，但对图像质量要求很高计算量大，耗时长无法做到实时测量；压力导丝测压最为准确，但由于很多病人病灶血管狭窄且弯曲折叠，导致压力导丝很难或无法通过，危险性高且对操作医师技术水平要求极高。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法，在SHAPE法的基础上，通过引入自适应入射声压矫正和次谐波幅值补偿因子来解决超声经颅衰减问题，使得血管狭窄近端和远端血压可以被同时且实时测量，最终获得颅内血管实时的FF值。
[0006]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0007]一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、获取目标血管在注射超声微泡溶液后的影像数据，并确定血管狭窄远端和近端的对应位置，并根据血管尺寸确定感兴趣区域；
[0009]步骤2、获取相同帧频下，不同入射声压下目标血管的超声回波信号；
[0010]步骤3、根据目标血管感兴趣区域的超声回波信号得到微泡次谐波幅值，再将每个入射声压下所有的次谐波幅值求平均，进而得到目标血管狭窄远端和近端的微泡次谐波幅值与入射声压的关系曲线；
[0011]步骤4、根据微泡次谐波幅值与入射声压关系曲线分别确定狭窄远端和近端的最优测压入射声压；
[0012]步骤5、根据步骤2
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4的过程获取仿真血管的微泡次谐波幅值与入射声压的关系曲线，获取仿真血管的最优测压入射声压，再根据目标血管和仿真血管的狭窄远端和近端的次谐波幅值与入射声压的关系曲线确定仿真血管狭窄远端和近端的幅值补偿因子αd和αa；
[0013]步骤6、对仿真血管施加不同的血压，获取仿真血管在不同血压下，且在最优测压入射声压下的微泡次谐波幅值与血压的关系，并利用幅值补偿因子αd和αa对仿真血管的血压和微泡次谐波幅值换算公式进行校正后，建立目标血管狭窄近端血压及远端血压和微泡次谐波幅值的换算关系式；
[0014]步骤7、获取最优测压入射声压下目标血管狭窄在远端和近端的微泡次谐波幅值，并结合目标血管狭窄近端血压及远端血压和微泡次谐波幅值的换算关系式，得到目标血管的血管血流储备值。
[0015]优选的，步骤2中在B超的可调范围内从最小值逐步调节到最大值，依次获取每个入射声压下整数个心动周期的超声回波信号。
[0016]优选的，步骤3中得到微泡次谐波幅值的具体方法如下：
[0017]将目标血管感兴趣区域的每一帧超声回波信号进行傅里叶变换得到频谱，对频谱中设定宽带内的超声回波信号求平均得到微泡次谐波幅值。
[0018]优选的，步骤4中最优测压入射声压的确定方法如下：
[0019]对步骤3中得到的微泡次谐波幅值与入射声压的关系曲线进行回归拟合，得到微泡次谐波幅值与入射声压的关系方程，对入射声压求一阶导为零的解得到曲线驻点对应的入射声压及其对应的微泡次谐波幅值，再对入射声压求二阶导为零的解得到曲线拐点对应的入射声压及其对应的微泡次谐波幅值，根据微泡种类及拐点和驻点确定血管狭窄远端最优测压入射声压。
[0020]优选的，步骤5中幅值补偿因子αd和αa的表达式如下：
[0021]αd＝((PZd
‑
PZl)+(PGd
‑
PGl))/2
[0022]αa＝((PZa
‑
PZl)+(PGa
‑
PGl))/2
[0023]其中PZl、PGl分别为仿真血管的次谐波幅值与入射声压的关系曲线驻点、拐点对应的次谐波幅值；PZd、PGd分别为目标血管狭窄远端的次谐波幅值与入射声压的关系曲线驻点、拐点对应的次谐波幅值；PZa、PGa分别为目标血管狭窄近端的次谐波幅值与入射声压的关系曲线驻点、拐点对应的次谐波幅值。
[0024]优选的，步骤6中在最优测压入射声压下，通过脉动泵对仿真血管施加血压波动，获取多个心动周期的超声回波信号和血压值；
[0025]根据超声回波信号和血压值得到微泡次谐波幅值与血压关系曲线，利用最小二乘法对曲线进行线性拟合得到微泡次谐波幅值与血压关系；
[0026]最后，采用仿真血管狭窄远端和近端的幅值补偿因子对微泡次谐波幅值与血压换算公式进行校正，得到目标血管狭窄远端及近端血压和次谐波幅值换算公式。
[0027]优选的，步骤6中离体血管、目标血管狭窄远端及近端的血压和次谐波幅值换算公式分别为：
[0028]仿真血管的血压与次谐波幅值换算公式为：Psh＝k*P+b
[0029]其中，Psh、P分别为仿真血管的次谐波幅值和血压值；
[0030]目标血管狭窄远端的血压与次谐波幅值换算公式为：Pshd＝k*Pd+b+αd；
[0031]其中，Pshd、Pd分别为血管狭窄远端狭窄远端的次谐波幅值和血压值；
[0032]目标血管狭窄远端的血压与次谐波幅值换算公式为：Psha＝k*Pa+b+αa；
[0033]其中，Psha、Pa分别为目标血管狭窄近端的次谐波幅值和血压值。
[0034]优选的，步骤7获取目标血管狭窄远端和近端在最优测压入射声压下的超声回波信号，根据超声回波信号得到对应的微泡次谐波幅值，将微泡次谐波幅值代入目标血管狭窄远端及近端血压和次谐波幅值换算公式中，得到目标血狭窄远端及近端的血压曲线，得到目标血管的血管血流储备值FF＝Pd/Pa。
[0035]优选的，血管血流储备值的表达式如下：
[0036]FF＝Pd本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、获取目标血管在注射超声微泡溶液后的影像数据，并确定血管狭窄远端和近端的对应位置，并根据血管尺寸确定感兴趣区域；步骤2、获取相同帧频下，不同入射声压下目标血管的超声回波信号；步骤3、根据目标血管感兴趣区域的超声回波信号得到微泡次谐波幅值，再将每个入射声压下所有的次谐波幅值求平均，进而得到目标血管狭窄远端和近端的微泡次谐波幅值与入射声压的关系曲线；步骤4、根据微泡次谐波幅值与入射声压关系曲线分别确定狭窄远端和近端的最优测压入射声压；步骤5、根据步骤2
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4的过程获取仿真血管的微泡次谐波幅值与入射声压的关系曲线，获取仿真血管的最优测压入射声压，再根据目标血管和仿真血管的狭窄远端和近端的次谐波幅值与入射声压的关系曲线确定仿真血管狭窄远端和近端的幅值补偿因子αd和αa；步骤6、对仿真血管施加不同的血压，获取仿真血管在不同血压下，且在最优测压入射声压下的微泡次谐波幅值与血压的关系，并利用幅值补偿因子αd和αa对仿真血管的血压和微泡次谐波幅值换算公式进行校正后，建立目标血管狭窄近端血压及远端血压和微泡次谐波幅值的换算关系式；步骤7、获取最优测压入射声压下目标血管狭窄在远端和近端的微泡次谐波幅值，并结合目标血管狭窄近端血压及远端血压和微泡次谐波幅值的换算关系式，得到目标血管的血管血流储备值。2.根据权利要求1所述的一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法，其特征在于，步骤2中在B超的可调范围内从最小值逐步调节到最大值，依次获取每个入射声压下整数个心动周期的超声回波信号。3.根据权利要求1所述的一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法，其特征在于，步骤3中得到微泡次谐波幅值的具体方法如下：将目标血管感兴趣区域的每一帧超声回波信号进行傅里叶变换得到频谱，对频谱中设定宽带内的超声回波信号求平均得到微泡次谐波幅值。4.根据权利要求1所述的一种利用超声微泡测量颅内血管血流储备参数的方法，其特征在于，步骤4中最优测压入射声压的确定方法如下：对步骤3中得到的微泡次谐波幅值与入射声压的关系曲线进行回归拟合，得到微泡次谐波幅值与入射声压的关系方程，对入射声压求一阶导为零的解得到曲线驻点对应的入射声压及其对应的微泡次谐波幅值，再对入射声压求二阶导为零的解得到曲线拐点对应的入射声压及其对应的微泡次谐波幅值，根据微泡种类及拐点和驻点确定血管狭窄远端最优测压入射声压。5.根据权利要求1所述的一种利用超声微泡测量颅内血...

【专利技术属性】
技术研发人员：万明习，乔晓阳，吴鹏英，温瑜，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：